水泥稳定钢渣-砾石混合料的路用性能研究

新疆公路建设飞速发展加速资源消耗,冶金炼钢产生的钢渣排放量增多。文章通过集料的级配设计、混合料掺量确定、抗折、抗压强度及劈裂强度等多项试验,配制钢渣掺量分别为60%、40%和30%的三组骨架密实型混合料,在水泥剂量分别为4%和5%时,通过测定试件强度,认为40%~60%掺量的钢渣和4%~5%剂量的水泥为合理区间。此后,通过干缩试验进一步验证上述结论,确定混合料最优设计为:50%~60%的钢渣、40%~50%的砾石和4%~5%的水泥。此类型骨架密实型混合料铺筑的半刚性基层,其强度、抗裂性等路用性能良好,满足高等级公路半刚性基层建设要求。

砾钢渣抗液化特性试验研究

陈化的钢渣作为土工回填材料是废弃钢渣循环利用的主要途径之一。按土的工程分类方法,将废弃钢渣划分为砾钢渣、粗钢渣和细钢渣。针对砾钢渣,考虑固结应力比、振动频率、围压和含砾量等影响因素开展动三轴试验研究。分析了砾钢渣的应力、应变和动孔隙水压力的特性,分析了砾钢渣试样的动强度与振动次数、动应变与振动次数、孔隙水压力与振动次数和动应力与动应变关系。采用Seed和Finn提出的饱和砂土动孔压计算模型分析砾钢渣的动孔压曲线类型,并与传统砂砾土的抗液化强度进行比较。得出砾钢渣的抗液化特性较好,工程中可以用砾钢渣替代传统的砂土、砂砾土、砂砾料和砂卵石作为回填料,解决砂砾资源日渐短缺的问题。

复合掺合料和聚合物对钢渣-碎石透水混凝土性能的影响

通过强度和收缩率试验、SEM分析,研究了复合掺合料和聚合物对钢渣-碎石透水混凝土强度、收缩性和微观结构的影响。结果表明,掺30%复合掺合料(硅灰与矿渣微粉复合)提高了钢渣-碎石透水混凝土的抗压强度和抗折强度,并可达到C30的要求;掺5%聚合物乳液进一步提高了钢渣-碎石透水混凝土的28 d强度,并显著降低了收缩率;掺入聚合物乳液后,加强了硬化水泥浆体内水化产物之间的联结作用,减少了毛细孔隙,有效改善了微观结构。

新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究

使用未经陈化钢渣砂作为原材料,通过掺入不同质量比外掺剂(粉煤灰、硅灰)对钢渣砂的膨胀性进行抑制,以使其满足道路用钢渣体积稳定性要求,根据体积稳定性试验结果得出较优的外掺剂配比。通过研究发现,单掺外掺剂对钢渣的膨胀性有较好抑制效果,复掺时对膨胀率抑制效果更明显;综合经济效果,在所有的单掺配比中,单掺质量比5%硅灰能发挥外掺剂较大效用;复掺组中,掺量5%、硅灰∶粉煤灰=1∶1组较优。

干旱寒冷地区水泥稳定钢渣碎石基层特性研究

为提高水泥稳定钢渣碎石在干旱寒冷地区的适用性,采用体积设计方法将不同水泥剂量和不同比例的钢渣与碎石掺配,基于内蒙古地区全年气候条件,采用温湿度环境箱研究常温、低温及变温养护条件对水泥稳定钢渣碎石基层强度和收缩特性的影响。结果表明:当水泥剂量为5%且养护温度为-5℃时,65%钢渣掺量基层试件在1,3,7和28 d的抗压强度较普通碎石基层分别提高75.66%,66.7%,62.5%和35.7%,在15~-5℃变温养护下抗压强度分别提高87.5%,57.9%,25%和24.4%。65%钢渣掺量基层试件在-5℃和15~-5℃养护28 d时的间接抗拉强度较普通碎石基层分别提高30.7%和25.7%,而同钢渣掺量的6%水泥剂量试件分别提高18.7%,29.9%和25.9%。收缩方面,5%水泥剂量的65%钢渣掺量基层在5和0℃养护温度下的收缩应变较普通水稳碎石基层减小46.8%和29.9%,较45%钢渣掺量基层减小27.7%和14.3%。在合理选用配比的情况下,低温及变温环境中钢渣基层在力学和收缩性能方面较水稳碎石基层优异,以期对类似地区钢渣基层问题的分析和解决提供借鉴和指导。

水泥和粉煤灰稳定钢渣-砼再生碎石路基混合料的制备及其性能

为减少对天然碎石的开采量,解决工业废渣和建筑固体废弃物大量堆积的问题,采用水泥和粉煤灰稳定钢渣-砼再生碎石制备路基混合料。在水泥和粉煤灰的掺量范围确定的情况下,通过干湿循环试验确定钢渣和砼再生碎石的较优质量比;当钢渣和砼再生碎石选取较优质量比时,通过三轴试验测试混合料的力学性能,进一步优化水泥和粉煤灰的质量分数;利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散X射线谱分析不同龄期制得的混合料的组成、微观结构及水化反应特征产物的变化规律,研究混合料的形成机制和强度影响因素。结果表明:当钢渣和砼再生碎石的质量比为3:1时,制得的混合料的相对强度最高,失质量分数最小;当水泥掺入质量分数为5%、粉煤灰掺入质量分数为16%、钢渣和砼再生碎石的质量比为3:1时,制得的混合料黏聚力最强,抗剪强度最大,力学性能较优;在水化早期掺入钢渣可增加钙矾石的生成量,提高制得的混合料的强度;制得的混合料的水化产物以水化硅酸钙、氢氧化钙和钙矾石为主;钙离子浓度的增加能增强制得的混合料的水化产物碱性,缩短硅酸钙水化物中的硅氧四面体链,降低制得的混合料的聚合度。

沥青路面水泥稳定钢渣碎石基层路用性能研究

为了探究钢渣在沥青路面半刚性基层应用的可行性,通过7 d无侧限抗压强度试验,劈裂抗拉试验,抗压回弹模量试验对3种钢渣掺配比例的水泥稳定钢渣碎石混合料的路用性能进行探究。结果表明:随着钢渣比例升高,7 d无侧限抗压强度与抗压回弹模量随之降低,劈裂抗拉强度受钢渣含量影响较小。在现场工程中7 d无侧限抗压强度与抗压回弹模量均高于室内试验数值,证明了钢渣在半刚性基层应用的可行性。

水泥稳定钢渣碎石基层材料实验研究

采用钢渣替代碎石,设计了5种配比的水泥稳定钢渣碎石混合料。通过力学和抗裂性能实验,得出钢渣和石料的最佳掺配比例。研究表明,使用钢渣代替局部粗骨料可以大幅提高水泥稳定碎石混合料的抗压强度和劈裂强度。干缩系数随钢渣掺量增大呈现减小趋势,掺加钢渣后能够明显减少因失水产生的干缩变形,但钢渣掺量不能过多,否则会导致水泥稳定碎石混合料温度收缩变形增大。经过综合评估,建议采用粗钢细石(粗集料采用钢渣,细集料采用石灰石)的替代组合。

水泥稳定钢渣碎石抗裂性能影响因素研究

本文对水泥稳定钢渣碎石不同水泥剂量、含水量、级配类型、碎石掺量的干缩试验结果进行研究分析,得出影响水泥稳定钢渣碎石抗裂性能的关键因素以及碎石掺配的合理范围,找出减少水泥稳定钢渣碎石基层产生干缩裂缝影响因素。

钢渣混凝土海洋环境耐久性试验研究

采用钢渣砂和钢渣石大掺量(50%或100%)取代天然砂石制备混凝土。钢渣砂和钢渣石的掺用对混凝土的和易性有一定不利影响。钢渣砂石的取代量为100%时,混凝土近于离析,和易性差,且7d强度比不掺用钢渣砂石的混凝土低2.8MPa。长期海水浸泡条件下,钢渣混凝土的强度和标准湿气养护条件的混凝土强度相近,养护180d时,也未表现出海水对钢渣混凝土的侵蚀现象。在海水浸烘循环条件下,由于80℃高温加速了水泥的水化反应,使得在前30次循环中循环组试件强度高于标准湿气养护试件的强度。随着循环次数的增加,循环组试件强度出现倒缩现象,破坏特征为表面剥落和孔洞,但未出现由于骨料安定性不良造成的爆裂或开裂现象。

钢渣粉对砾石沥青混合料的水稳定性改善研究

采用响应面设计方法,探究钢渣粉、水泥、消石灰部分单一替代或共同替代石灰岩矿粉时,对砾石沥青混合料的水稳定性变化规律。研究表明,钢渣粉对砾石沥青混合料的力学强度提高显著,该项成果在砾石沥青混合料高等级路面推广运用中具有重要理论意义和实用价值。